[发明专利]包含高熔体流动速率的聚(乙烯醇缩丁醛)包封材料的太阳能电池模块

说明书

发明领域

本发明涉及包含具有高熔体流动速率的聚(乙烯醇缩丁醛)包封材料的太阳能电池模块及其制备方法。

发明背景

由于太阳能电池可提供持续性的能源，因此其应用得以迅速发展。根据所使用的光吸收材料，太阳能电池通常分为两种类型，即块状或晶片基太阳能电池和薄膜太阳能电池。

单晶硅(c-Si)、多晶硅(poly-Si或mc-Si)和带状硅是形成较传统的晶片基太阳能电池时最常用的材料。来源于晶片基太阳能电池的太阳能电池模块通常包含一系列焊接在一起的180和240μm厚的自承晶片(或电池)。此类太阳能电池板称为太阳能电池层，它还可以包含电线，如连接各个电池单元的交叉带和一端连接电池、另一端伸出模块的母线。这些电线最多可以达到200μm厚，10mm宽。然后将太阳能电池层进一步层压到包封材料层(一层或多层)和保护层(一层或多层)上，形成可以使用长达25至30年的抗风化模块。按照从顶部受光面到背部非受光面的顺序，来源于晶片基太阳能电池(一个或多个)的太阳能电池模块通常包含：(1)入射层，(2)前包封材料层，(3)太阳能电池层，(4)后包封材料层，以及(5)背衬层。

对于越来越重要的替代性薄膜太阳能电池而言，常用的材料包括非晶硅(a-Si)、微晶硅(μc-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟硒化物(CuInSe₂或CIS)、铜铟/镓二硒化物(CuInxGa_(1-x)Se₂或CIGS)、吸光染料、以及有机半导体。例如，薄膜太阳能电池在例如美国专利5,507,881、5,512,107、5,948,176、5,994,163、6,040,521、6,137,048和6,258,620，以及美国专利公布20070298590、20070281090、20070240759、20070232057、20070238285、20070227578、20070209699和20070079866中有所公开。通过将半导体材料层沉积到由玻璃或柔性膜形成的覆板或基板上，形成厚度通常小于2μm的薄膜太阳能电池。与晶片电池一样，太阳能电池层还可以包含电线，如交叉带和母线。在某些实施方案中，薄膜太阳能电池的制备过程中包括激光划片步骤，其能够使相邻的电池直接相互串联，而无需再进行电池之间的焊料连接。在此类实施方案中，太阳能电池层还可以包含将电力引导至模块之外的母线和连接线。与晶片电池相似，可以将薄膜太阳能电池进一步层压到其他包封材料和保护层上，形成抗风化和在各种环境下坚固耐用的模块。然而，根据进行多层沉积的顺序，可以将电池沉积到在最终模块中最后用作入射层的覆板上，也可以将电池沉积到在最终模块中用作背衬层的基板上。因此，来源于薄膜太阳能电池的太阳能电池模块可以具有两种构造中的一种。按照从顶部受光面到背部非受光面的顺序，第一类包括(1)非受光面处的太阳能电池(一个或多个)层，其包括覆板和沉积在覆板上的薄膜太阳能电池层，(2)(背面)包封材料层，以及(3)背衬层。按照从顶部受光面到背部非受光面的顺序，另一类可以包括(1)入射层，(2)(前)包封材料层，以及(3)受光面处的太阳能电池层，其包括沉积在基底上的薄膜太阳能电池(一个或多个)层。

太阳能电池模块中所用的包封材料层设计用于包封和保护易碎的太阳能电池。太阳能电池包封材料层中所用的合适聚合材料通常具有以下性能的组合：如高透明性、低雾度、高抗冲击性、高耐穿透性、良好的抗紫外光性、良好的长期热稳定性、足以粘附玻璃和其他硬质聚合物板的粘附强度、高耐水性、以及良好的长期耐侯性。此外，前包封材料层的光学性能应使得光能够有效地传输至太阳能电池层。

已公开的是，塑化的聚(乙烯醇缩丁醛)组合物可以用作太阳能电池包封材料层的材料。参见例如美国专利3,957,537、4,249,958、4,321,418、5,508,205、US 5,582,653、5,728,230、6,075,202、6,288,323、6,288,326、6,538,192、6,777,610、6,822,157和6,940,008，美国专利公布20040191422和20050284516，以及欧洲专利EP 0 343 628、EP 0 631328、EP 1 005 096和EP 1 054 456。在这些专利申请中，塑化的聚(乙烯醇缩丁醛)组合物主要用作可包封和保护太阳能电池的热熔性粘合剂。